JP7673276B2 - デバイス用の作動機構 - Google Patents

Description

本出願は、デバイス用の作動機構に関する。特に、本出願は、複数の切替機構を有するスイッチングデバイスであって、作動機構及び切替機構が深さ方向の配向で配置されているスイッチングデバイスに関する。いくつかの特定の例示的な実装形態では、デバイスは、真空回路遮断器（Vacuum Circuit Breaker、ＶＣＢ）である。

開閉装置及び他のスイッチングデバイスは、電力会社、商業ビル所有者、及びソーラー発電や風力タービンなどの分散型再生可能発電資産のオペレータらによって操作される機器などの電気機器を制御及び保護するために使用される。そのような開閉装置は、リングメインユニット（ＲＭＵ）のような、様々な用途のための各種中電圧デバイス（例えば、定格１２ｋＶ又は２４ｋＶのデバイス）を含む。他のスイッチングデバイスは、例えば、真空回路遮断器（ＶＣＢ）を含む。

任意の所与の機器仕様又は用途に対して、信頼性が高くコンパクトで省スペースのデバイスを提供することが望ましい。また、省スペースの作動機構を提供することが望ましい。

保護すべき事項は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

本明細書で開示されるスイッチングデバイスは、第１の軸に沿って配置され、各々が固定接点及び可動接点を備え、負荷から電源を接続及び切断するように構成された複数の切替機構と、複数の切替機構を同時に作動させるための作動機構と、を備える。作動機構は、複数の切替機構の可動接点を移動させるように構成されたブリッジと、第１の軸に平行な回転軸に沿って配置され、回転軸を中心として回転するように構成されたシャフトと、シャフトの回転からのトルクを、ブリッジに対して第２の方向に作用する直線力に変換するように構成された１つ以上の力伝達機構と、を備える。第２の方向は、第１の軸に垂直である。直線力に応じた第２の方向におけるブリッジの移動は、可動接点を固定接点と電気的に接触させて切替機構を閉じ、電源を負荷に接続させる。

いくつかの実装形態では、各切替機構に対して、移動接点は、第２の方向に沿ってシャフトと固定接点との間に配置される。任意選択的に、１つ又は複数の力伝達機構は、第２の方向に沿ってシャフトと固定接点との間に配置される。任意選択的に、１つ以上の力伝達機構はシャフトに結合される。

いくつかの実装形態では、各切替機構は真空インタラプタを備える。任意選択的に、スイッチングデバイスは真空回路遮断器である。

いくつかの例では、１つ又は複数の力伝達機構は、第１の軸及び第２の方向の両方に垂直な第３の軸を中心として回転するように構成された二次シャフトと、二次シャフトの回転に応じてブリッジを第２の方向に移動させるために直線力を加えるように構成された四節リンク機構と、シャフトの回転からのトルクを伝達して四節リンク機構を駆動するように、シャフトの回転に応じて二次シャフトを回転させるように構成されたカップリングと、を備える。

任意選択的に、カップリングは傘歯車対を備える。任意選択的に、傘歯車対は１：１の傘歯車対である。いくつかの例では、カップリングは、平歯車対をさらに備え、傘歯車対及び平歯車対は、第３の軸に平行に延在するシャフトによって回転可能に接続される。任意選択的に、平歯車対は１：１の平歯車対である。この構成は、よりコンパクトなデバイスの提供を容易にすることができる。

いくつかの例では、シャフト及び二次シャフトは重なり合うが第２の方向に沿ってオフセットされる。任意選択的に、シャフトは、シャフトの回転軸に平行に延在するが回転軸からオフセットされたオフセット部分を備える。任意選択的に、デバイスは、シャフトのオフセット部分に結合された弾性変形可能部材をさらに備え、ユーザ入力に応じた回転軸を中心とするシャフトの回転は、弾性変形可能部材の変形を引き起こし、変形した弾性変形可能部材の変形による復元力は、ユーザ入力非依存に回転軸を中心とするシャフトのさらなる回転を引き起こす。任意選択的に、弾性変形可能部材は引張ばねである。

このオフセットされた弾性変形可能な部材は、トグル点の提供を容易にすることができ、トグル点の先でデバイスのユーザ非依存作動可能にする。したがって、デバイスのより迅速な作動を容易にすることができる。

任意選択的に、１つ以上の力伝達機構は、シャフト上に配置された１つ以上のカムと、ブリッジ上に配置された１つ以上の対応するカムフォロアと、を備える。カム及びカムフォロアの構成は、作動機構のシャフトを介した切替機構の確実な作動を容易にすることができる一方で、シャフトを作動機構の残りの部分及び切替機構と整列させることによって、作動機構全体をよりコンパクトにすることができる。

いくつかの例では、デバイスは、切替機構が閉じているときに作動機構を保持するように構成されたラッチをさらに備え、ラッチは、作動機構を解放して切替機構を開くために、ユーザによって係合可能である。ラッチは、作動機構を保持し、シャフトのさらなる回転を防止するように係合することができ、それによって、ユーザによって解放されるまで切替機構を閉じたままにする。したがって、デバイスの偶発的な開放を防止することができる。

また、本明細書に開示されるのは、上述したような複数のスイッチングデバイスを備える開閉装置であって、各スイッチングデバイスは複数の極を備え、各極はスイッチングデバイスのそれぞれの切替機構に関連付けられる。

いくつかの例では、１つ又は複数の接地又は切断スイッチも設けることができる。例えば、本明細書で説明されるスイッチングデバイスは、複数の断路器及び接地スイッチをさらに備えることができ、各断路器及び接地スイッチは、それぞれの切替機構に関連付けられる。各断路器及び接地スイッチは、第１の端部及び第２の端部を有する断路器ブレードを備えることができ、断路器ブレードは、３つの異なる位置の間で第１の端部を中心として枢動するように構成され、３つの位置は、断路器及び接地スイッチが閉じられ、電源が断路器ブレードを介して負荷に接続される第１の位置と、断路器及び接地スイッチが開いており、電源が負荷から切り離されている第２の位置、すなわち絶縁位置と、電源が負荷から切り離されており、断路器ブレードの第２の端部が接地接点に電気的に接続されている第３の位置と、を含む。そのような断路器及び接地スイッチ（接地切断スイッチとも呼ばれる）は、３ＰＳスイッチ（３極断路器及び接地スイッチ）と呼ぶことができる。

信頼性が高くコンパクトで省スペースの開閉装置を提供することが望ましい。また、ケーブル健全性の現場試験を容易にし、開閉装置の保守の容易さを改善するために、オン、オフ（又は絶縁）、及び接地の３つの位置を有する接地切断スイッチ（断路器及び接地スイッチとも呼ばれる）を提供することが望ましい。３極断路器及び接地をコンパクトな開閉装置と組み合わせることが特に望ましい。本明細書に記載の作動機構を備える開閉装置はこのようなコンパクトな開閉装置を容易にすることができる。

以下の説明は、図面を参照している。
図１Ａは、既存の開閉装置構造の平面図を示し、図１Ｂは、本明細書で説明されるような深さ方向の開閉装置構造の平面図を示す。 図１Ａは、既存の開閉装置構造の平面図を示し、図１Ｂは、本明細書で説明されるような深さ方向の開閉装置構造の平面図を示す。 図２Ａは、深さ方向構造を有する例示的なスイッチングデバイスの概略平面図を示し、図２Ｂは、図２Ａのスイッチングデバイスの側面図を示す。 図２Ａは、深さ方向構造を有する例示的なスイッチングデバイスの概略平面図を示し、図２Ｂは、図２Ａのスイッチングデバイスの側面図を示す。 Ａは第１の例示的なスイッチングデバイスの斜視図である。 Ｂは、Ａのスイッチングデバイスの側面図である。 Ｃは、第１の例示的なスイッチングデバイスの作動機構の一態様の概略図である。 Ｄ及びＥは、第１の例示的なスイッチングデバイスの作動機構の別の態様の概略図である。 図４は、第２の例示的なスイッチングデバイスの斜視図を示す。 図５Ａは、図４の第２の例示的なスイッチングデバイスの側面図を示し、図５Ｂは、第２の例示的なスイッチングデバイスの作動機構の概略図である。 図５Ａは、図４の第２の例示的なスイッチングデバイスの側面図を示し、図５Ｂは、第２の例示的なスイッチングデバイスの作動機構の概略図である。 図６は、作動中の第２の例示的なスイッチングデバイスの位置の概略図である。

図１Ａの概略図を参照すると、既存の開閉装置構造が平面図（トップダウン）で示されている。この例示的な開閉装置１００ａは、３ウェイ、３相（又は３極）デバイスであり、すなわち、各々が３つの相／極２１０を有する３つのスイッチングデバイス２０８を有する。いくつかの例では、各スイッチングデバイスは、ライブ接点及び接地接点のための２極切断スイッチ、例えば、２つの位置（オン、接地）を有するスイッチを有する。切断スイッチ又は断路器及び接地スイッチは図示されていない。

各スイッチングデバイスは、長手方向１０２（又は長手方向軸１０２）に沿ってパネル又は筐体２１６内に配置され、各スイッチングデバイスの位相／極（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）も同様に長手方向に沿って配置される。この配置は、本明細書では「長手方向」の配向又は「横幅方向」の配向と呼ぶ。既存の開閉装置の１つの特定の例では、そのような長手方向／幅方向構造は、１１００ｍｍの横幅ｗ（長手方向１０２に沿って）と、６００ｍｍの深さｄ（長手方向に垂直な横方向１０４に沿って）と、を提供する。しかしながら、開閉装置は、他の寸法を有してもよく、スイッチ形式の任意の好適な組合せを含んでもよいことが理解されるであろう。

図１Ｂの概略図を参照すると、本発明による新しい開閉装置構造が平面図（トップダウン）で示されている。この例示的な開閉装置１００ｂは、３ウェイ、３相（又は３極）デバイスであり、すなわち、各々が３つの相／極２１０を有する３つのスイッチングデバイス２０８を有する。いくつかの例では、各スイッチングデバイスは、３つの位置（オン、オフ又は絶縁、接地）を持つ３極接地切断スイッチ（又は断路器及び接地スイッチ）を有する。他の例では、各スイッチングデバイスは、開閉装置１００ａのように、２極切断スイッチを有する。切断スイッチ又は断路器及び接地スイッチは図示されていない。

各スイッチングデバイス２０８は、長手方向１０２に沿ってパネル又は筐体１１６内に配置されるが、各スイッチングデバイス２０８の位相／極２１０は、横方向１０４に沿って配置される（各スイッチの極は、それぞれの横軸１０４に沿って配置される）。この配置は、本明細書では「横方向」の配向又は「深さ方向」の配向と呼ばれる。提案された開閉装置の１つの特定の例において、そのような横方向／深さ方向の構造は、７８０ｍｍの深さｄ（長手方向１０２に垂直な横方向１０４に沿って）とともに、９００ｍｍの横幅ｗ（長手方向１０２に沿って）を提供する。別の特定の実施例では、そのような横方向／深さ方向構造は、７５０ｍｍの深さｄ（長手方向１０２に垂直な横方向１０４に沿って）とともに、７００ｍｍの横幅ｗ（長手方向１０２に沿って）を提供する。しかしながら、この配向を有する開閉装置は、他の寸法を有してもよく、スイッチ形式の任意の好適な組合せを含んでもよいことが理解されるであろう。例えば、任意の開閉装置１００ｂは、複数のスイッチングデバイス２０８を備えてもよく、各スイッチングデバイスは、図１Ｂの構造に従って配置された複数の極２１０を有してもよい。

言い換えれば、図１Ｂの開閉装置構成は、一般に、負荷から電源を切断するように構成された複数のスイッチングデバイス２０８を備える任意の開閉装置に対して実装することができる。図１Ｂに図示される新規な開閉装置構造によって、開閉装置製品の横幅を減少させてもよい。これは、よりコンパクトな開閉装置を提供する一方で、例えば、接地接点のための３極断路スイッチ（３極断路器及び接地スイッチ）を提供することも可能にする。しかしながら、開閉装置１００ｂの深さ方向の配向に対応するために、既存の開閉装置１００ａの作動機構を改造する必要がある。これについて、図２を参照して説明する。

図２を参照して、スイッチングデバイス２０８を説明する。図２Ａは平面図（上から）を示し、図２Ｂは側面図を示す。いくつかの特定の例では、スイッチングデバイス２０８は、真空回路遮断器（ＶＣＢ）として実装することができる。しかしながら、スイッチングデバイスは、必要に応じて、任意の他の形式のデバイスであってもよいことが理解されるであろう。例えば、デバイスは負荷遮断スイッチであってもよい。

スイッチングデバイス２０８は、任意選択的に、筐体２１６内に封入することができる。所望の寸法又は容量の開閉装置１００ｂ又は他の断路装置を提供するために、１つ又は複数の開閉装置２０８を組み合わせて提供することができる。１つ又は複数のスイッチングデバイス２０８は、筐体２１６のスイッチング区画内（破線で図示される）に設けることができる。

スイッチングデバイス２０８は、負荷から電源を接続及び切断するように構成された複数の切替機構２１０を備える。ここでは、３つの切替機構（２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ）が存在するが、スイッチングデバイス１０８の用途に応じて、２つの切替機構又は３つより多くの切替機構が存在してもよい。言い換えれば、任意の適切な数の切替機構（任意の適切な形式、例えば、機械式、電気機械式、及び／又は半導体式）が使用されてもよい。複数の切替機構は、第１の軸１０４（図１の横軸と同じ配向を有する）に沿って配置される。換言すれば、切替機構は深さ方向の配向で配置されている。各切替機構２１０は、固定接点２５０及び可動接点２５２を備える。

作動機構は、複数の切替機構を同時に作動させるために設けられる。作動機構は、複数の切替機構の可動接点を移動させるように構成されたブリッジ２５４を備える。作動機構は、回転軸２５６に沿って配置されたシャフト２１４を備える。回転軸２５６は、第１の軸１０４に平行である。シャフトは、回転軸２５６を中心に回転するように構成される。ハンドル２４０によって、又は任意の好適な機構を通して、シャフトを回転又は旋回させることができる。

作動機構はまた、シャフトの回転からのトルクを、ブリッジ２５４に対して第２の方向２５８に作用する直線力に変換するように構成された１つ以上の力伝達機構を備える。第２の方向は、第１の軸１０４に垂直である。ここで、第２の方向は、軸１０６に平行なものとして示されている。直線力に応じた第２の方向２５８におけるブリッジの移動は、可動接点２５２を固定接点２５０と電気的に接触させて切替機構２１０を閉じ、電源を負荷に接続させる。ブリッジ２５４は、可動接点２５２を担持することができ、あるいは、可動接点を駆動して固定接点に電気的に接触させてスイッチングデバイス１０８を閉じる（オン位置）ように構成することができる。ブリッジ２５４はまた、可動接点を移動させて固定接点との電気的接触を絶ち、スイッチングデバイスを開くことができる（オフ位置）。

このようにして、作動機構は、シャフトのアライメントが第１の軸１０４に沿った切替機構２１０のアライメントに平行になるように、深さ方向の配向で配置される。このようにして、横幅方向又は長手方向の（軸１０２に沿った）寸法がより小さい、よりコンパクトな設計を提供することができる。換言すれば、作動機構の深さ方向のアライメント又は配向は、よりコンパクトなスイッチングデバイスの提供を容易にすることができる。

いくつかの例では、図２を参照して説明した作動機構を有する開閉装置１００ｂが提供される。開閉装置は、上記態様のいずれかに記載の複数のスイッチングデバイスを備える。各スイッチングデバイスは、複数の極を備え、各極は、スイッチングデバイス２０８のそれぞれの切替機構２１０に関連付けられる。言い換えれば、各スイッチングデバイス２０８は、複数の極と作動機構とを備え、各極は、固定接点及び可動接点を有するそれぞれの切替機構２１０と関連付けられ、作動機構はシャフト２１４を備える。シャフト２１４は、ハンドル２４０を介して外部から入力された力を伝達して、可動接点２５２を移動させてそれぞれのスイッチングデバイス２０８の切替機構２１０を開閉するために、回転軸を中心として回転するように構成されている。複数のスイッチングデバイスは、開閉装置１００ｂ内に長手方向軸（１０２）に沿って配置される。各スイッチングデバイスの複数の極は、長手方向軸に垂直な第１の軸（１０４）に沿って配置される。各シャフト２１４は、第１の軸１０４に平行な回転軸に沿って配置される。したがって、本明細書に記載の深さ方向の作動機構によってコンパクトな開閉装置を提供することができる。

図２をさらに参照すると、いくつかの例では、各切替機構は、移動接点２５２が第２の方向に沿ってシャフト２１４と固定接点２５０との間に配置されるように配置又は配向され得る。換言すれば、固定接点２５０は、軸１０６に沿ってシャフトからオフセットされ、移動接点は、固定接点とシャフトとの間に配置される。いくつかの例では、１つ以上の力伝達機構は、第２の方向に沿ってシャフトと固定接点との間に配置される。換言すれば、作動機構の可動部分は、固定接点とシャフトとの間に配置され、各可動部分は、軸１０６に沿って空間内に固定される。

垂直オフセット（第２の方向２５８に沿ったオフセット）を提供することによって、（長手方向１０２における）スイッチングデバイス２０８の横幅を低減してもよい。換言すれば、軸１０６又は第２の方向に沿った作動機構及び切替機構の配置又は配向は、よりコンパクトなスイッチングデバイスの提供を容易にすることができる。

切替機構は、任意の好適な様式で実装されてもよいし、又は任意の好適な形式、例えば、任意の好適な形式の機械式又は電気機械式の機構であってもよい。切替機構の上部接点は、シャフト２１４の回転に応じて作動機構によって移動可能な可動接点２５２である。切替機構の固定接点は、筐体２１６に固定されてもよいし、又は任意の他の適切な方法で固定されてもよい。

いくつかの特定の例では、各切替機構１１０は、真空インタラプタ（Vacuum Interrupter、ＶＩ）として実装されるか、又は真空インタラプタを備える。これらの例では、ブリッジ２５４は、移動接点を駆動して固定接点と電気的に接触させるように構成される。例えば、第２の方向２５８におけるブリッジの移動が真空インタラプタを作動させるように、ブリッジを、真空インタラプタに関連付けられた１つ以上の駆動ピン又は駆動ロッド（図３Ａに図示される駆動ロッド３４４など）に結合させることができる。ＶＩは、ＶＣＢ、すなわち真空回路遮断器の一部として実装することができる。ＶＣＢでは、通電接点（例えば、移動接点又は可動接点）のスイッチオン及び閉鎖の動作、ならびに相互に関連するアーク遮断は、真空遮断器と呼ばれる遮断器内の真空チャンバの中で行われる。

真空遮断器ＶＩの上部接点は、シャフト２１４の回転に応じて作動機構によって移動可能な可動接点２５２である。真空インタラプタＶＩの固定接点は、支持板（図示せず）を介して筐体２１６の底板に固定することができる。ＶＩの筐体は、固定接点及び移動接点を覆い、支持板にボルト留めされる。絶縁材料（図示せず）で形成された支柱支持体を支持板と底板との間にボルト留めして、支持板を筐体２１６のスイッチング区画内に保持することができる。上述したように、移動接点は、シャフト２１４の作動／回転に応じてＶＩ筐体内で移動する。特に、シャフト２１４の回転は、作動機構のブリッジ２５４に結合された駆動ピン／ロッドを作動させ、可動接点をシャフト２１４から離れるように第２の方向２５８に押し、切替機構２１０を開く。

次に、特に図３を参照して、（図２を参照して説明したように）シャフトの回転からのトルクを、ブリッジ２５４に対して第２の方向２５８に作用する直線力に変換するように構成された１つ又は複数の力伝達機構の、第１の例示的な実装形態について説明する。ブリッジは、１つ以上のプレート３６０の間に挟まれてもよいし、あるいは、少なくとも部分的に１つ以上のプレート３６０の中に封入されてもよい。

この例では、１つ又は複数の力伝達機構は、ブリッジを第２の方向２５８に移動させるために直線力を加えるように構成された四節リンク機構３３０を備える。シャフト２１４が回転すると、四節リンク機構３３０を図３Ａの左側に向かって移動又は枢動させられる。その結果、リンク機構のバーは、水平に対してある角度（図３Ｄに示す）から、水平に対して垂直又はほぼ垂直（図３Ｅに示す）に移動し、それによってバー長の垂直成分が増加する。垂直方向（すなわち、軸１０６に沿った方向）におけるバー長の増加は、ブリッジ２５４を下方（第２の方向２５８）に移動させる。変位量ｄは、図３Ｄ、３Ｅの位置間の、バー長の垂直成分の長さ変化に対応する。当業者によって理解されるように、弾性変形可能部材３３２及びカム３３６によって、又は任意の他の好適な構成要素によって、四節リンク機構の移動をさらに容易にすることができる。弾性変形可能部材３３２は、任意選択的に、引張ばねである。

そのようなリンク機構３３０は、既存の開閉装置１００ａの作動機構と同一又は同様であってもよい。特に、四節リンク機構は、シャフトの回転に応じてブリッジを第２の方向２５８に移動させるために直線力を加えるように構成される。図１Ａに図示される既存のデバイスでは、ハンドル２４０の回転を通して、シャフト２１４によるリンケージの直接駆動が可能である。しかしながら、切替機構１０８を横幅方向の配向から（図１Ｂのような）深さ方向の配向に変更するには、既存の作動機構を改造する必要がある。

図３の実装形態では、１つ又は複数の力伝達機構は、第１の軸１０２及び第２の方向２５８（軸１０６に沿った）両方に垂直な第３の軸を中心として回転するように構成された二次シャフト３３４を備える。換言すれば、二次シャフト３３４は、第３の軸１０２（図１の長手方向１０２と整列している）を中心として回転するように構成されている。四節リンク機構３３０は、二次シャフト３３４の回転に応じてブリッジを第２の方向に移動させるために直線力を加えるように構成される。カップリングは、シャフトの回転からのトルクを伝達して四節リンク機構３３０を駆動するように、シャフト２１４の回転に応じて二次シャフト３３４を回転させるように構成される。

図３Ａ及び図３Ｂは、リンク機構３３０を示すスイッチングデバイス２１０の一例の斜視図及び側面図をそれぞれ示し、図３Ｃは、カップリングの一例の概略図を示す。このようにカップリングを提供することによって、既存の作動機構をわずかに改造するだけで、小型のスイッチングデバイス２０８を提供することができる。結果として、ユーザインターフェース（例えば、ハンドル２４０又は他の機構）及び動作モードを同一のままにしておくことができ、ユーザ／オペレータ訓練課程の必要性を低減又は排除する。

図３を参照すると、この特定の実装形態のカップリングは、傘歯車対３４０を備える。傘歯車対は、シャフト２１４の回転からのトルクを回転軸（横方向）から第３の軸１０２（長手方向）に伝達する。これにより、作動機構に対する切替機構の配向の変更が容易になり、すなわち、作動機構を切替機構と整列可能にする。いくつかの例では、傘歯車対は１：１の傘歯車対であるが、任意の好適な歯車装置が使用されてもよい。傘歯車は、９０度、すなわち直角に動力を伝達するために最も頻繁に使用される。２つの傘歯車シャフトの軸は交差し、歯車自体の歯支持面は円錐状に形成される。傘歯車は、９０度離れたシャフト（ここではシャフト２１５、３４６）上に取り付けられることが最も多い。しかしながら、１つの軸から別の垂直軸にトルクを伝達するための任意の他の適切な構成が、傘歯車機構の代わりに使用されてもよい。例えば、スパイラルギヤやウォームギヤを用いてもよい。

カップリングは、平歯車対３４２をさらに備え、傘歯車対３４０及び平歯車対３４２は、第３の軸１０２に平行に延在するシャフト３４６によって回転可能に接続される。いくつかの例では、平歯車対は１：１の平歯車対であるが、任意の適切な歯車装置が使用されてもよい。軸１０６に沿ったトルクを相殺するための任意の他の適切な構成が、平歯車機構の代わりに使用されてもよい。平歯車（又は他の機構）の使用によって、トルクが垂直方向に（すなわち、軸１０６に沿って）伝達される。軸２１４及び軸３３４を上下方向にオフセットさせることにより、軸２１４、３３４を上下に配置することができる。これは、よりコンパクトなデバイスの提供を容易にすることができる。換言すれば、（平面図で見たときに、それらが交差するように見えるが、実際には接触しないように）シャフト２１４及び二次シャフト３３４を重複するように配置する一方でシャフトを第２の方向２５８にオフセットすることによって、より小さく、よりコンパクトなスイッチングデバイス１０８を提供することができる。

いくつかの実装形態では、スイッチングデバイスは、切替機構が閉じられているときに作動機構を固定位置に保持するように構成されたラッチ３４８をさらに備える。例えば、作動機構がブリッジを第２の方向２５８に押して切替機構２１０を閉じると、ラッチ３４８が係合して作動機構を保持することができる。いくつかの例では、図３Ａを参照して説明されるように、ラッチ３４８のラッチ部分３４８ａは、シャフト２１４に結合されるか、あるいは、他の方法でシャフト２１４に配置される。ラッチの係合部分３４８ｂは、シャフト２１４のさらなる回転を防止することによって、ラッチ部分に係合して作動機構を保持する（すなわち、ブリッジが第２の方向２５８と反対の方向に移動するのを防止する）ように構成されている。係合部分は、筐体２１６に結合されてもよく、又は作動機構を保持するために任意の適切な方法で配置及び／又は固定されてもよい。

ラッチ３４８はさらに、作動機構を解放して切替機構を開くために、ユーザによって係合可能である。換言すれば、ユーザは、ブリッジが第２の方向と反対の方向に移動することを可能にするように、ラッチを押すか、押し下げるか、あるいは、移動させることができ、それによって、切替機構２１０が開くことを可能にする。いくつかの例では、図３Ａを参照して説明されるように、ラッチの係合部分３４８ｂは、作動機構を解放して切替機構を開くために、ユーザによって係合可能である。例えば、係合部分は、ラッチ部分３４８ａが解放又は係合解除されることを可能にするように、トリガを備えてもよく、あるいは、移動可能であってもよい。ラッチ部分の解放又は係合解除は、シャフト２１４が回転軸を中心として回転することを可能にし、それによって、切替機構を開くことを可能にする。

図３Ａの特定の例では、ラッチ３４８は、リンク機構のバーが水平に対して垂直又はほぼ垂直である左位置に四節リンク機構を保持し、それによってバー長の垂直成分を増加させる。上述したように、垂直方向（すなわち、軸１０６に沿った）におけるバー長の増加は、ブリッジ２５４を下方（第２の方向２５８）に移動させる。四節リンク機構３３０をこの位置に保持することによって、ブリッジもまた、切替機構１１０が閉じられた状態でこの下方位置に保持される。ユーザによるラッチ３４８の係合は、四節リンク機構が図３Ａの右に向かって戻るように枢動することを可能にし、水平に対してバーを傾け、軸１０６に沿って垂直の長さ成分を短縮する（それによって、ブリッジ２５４が上方に移動し、切替機構を開くことを可能にする）。

図３に図示される傘歯車と平歯車との組合せは、作動機構のシャフト２１４を介した切替機構２１０の確実な作動を容易にすることができる一方で、シャフト２１４を作動機構の残りの部分及び切替機構と整列させることによって、作動機構全体をよりコンパクトにすることができる。したがって、より狭い設置面積を達成することができる。これらの利点は、スイッチングデバイス２０８が開閉装置１００ｂの一部として実装される場合にさらに増大し、よりコンパクトな開閉装置を提供することができる。さらに、より狭い設置面積の結果として、開閉装置全体の製造コストを低減することができ（より少ない材料、より小さい筐体）、堅牢でコスト効果のある開閉装置の提供を容易にする。加えて、ユーザインターフェース（すなわち、ハンドル２４０）が既存の開閉装置１１０ａ製品と同一に保たれるため、追加のユーザ／オペレータ訓練課程を提供する必要がない場合がある。

次に、特に図４を参照して、（図２を参照して説明したように）シャフトの回転からのトルクを、ブリッジ２５４に対して第２の方向２５８に作用する直線力に変換するように構成された１つ又は複数の力伝達機構の、第２の例示的な実装形態について説明する。

力伝達機構を表すスイッチングデバイス２１０の一例の斜視図を示す図４の実装形態では、１つ又は複数の力伝達機構は、シャフト２１４上に配置された１つ又は複数のカム４０２と、ブリッジ２５４上に配置された１つ又は複数の対応するカムフォロア４０４と、を備える。シャフト２１４が回転軸を中心として回転すると、カム４０２はシャフトとともに回転する。カム４０２は、シャフト２１４が回転するにつれてカムフォロア４０４に力を及ぼすように成形され、それは次にブリッジ２５４を下方に（第２の方向２５８に）移動させる。

ここでは示されていないが、図３に関して上述したようにラッチが設けられてもよい。例えば、カム４０２及びカムフォロア４０４がブリッジを第２の方向２５８に押して切替機構２１０を閉じると、ラッチが係合して作動機構を保持し、シャフト２１４のさらなる回転を防止することができる。ユーザによるラッチの係合は、シャフト２１４が回転を継続可能にするとともに、続いて（切替機構の閉鎖後に）ブリッジ２５４が再び上方に移動することを可能にするように成形されるカム４０２を、回転させる。カム４０２は、ブリッジを高速に移動させること、その結果として切替機構を高速に開くことを容易にするように成形されてもよく、スイッチングデバイス２０８を通る回路の迅速な遮断を容易にする。

図５をさらに参照すると、図５Ａは、図４のスイッチングデバイス２１０の一例の斜視図を示し、図５Ｂは、この例の力伝達機構の概略図を示す。

この例では、シャフト２１４は、シャフト２１４の回転軸２５６に平行に延在するが回転軸２５６からオフセットされたオフセット部分２１４ａを備える。オフセット部分２１４は、Ｓ字屈曲部によってシャフト２１４の残りの部分（すなわち、ハンドル２４０を介してユーザによって作動されるシャフトの主要部分）に接合又は結合することができる。他の例では、オフセット部分２１４ａは、Ｓ字屈曲部を導入又は作成することによってシャフト２１４から形成される。

スイッチングデバイス２１０は、シャフト２１４のオフセット部分２１４ａに結合された弾性変形可能部材５０６をさらに備える。ユーザ入力に応じた回転軸２５６を中心とするシャフト２１４の回転は、弾性変形可能部材５０６の変形を引き起こす。弾性変形可能部材５０６は、他端で筐体２１６に結合されてもよく、又はシャフト２１４が回転するときの部材５０６の変形を容易にするために任意の適切な方法で配置及び／又は固定されてもよい。この例では、弾性変形可能部材は、ヒンジ点５０８（オフセット部分２１４ａに結合された反対側の部材５０６の端部に配置されている）を中心としてヒンジ留め又は回転するように構成されているが、任意の他の適切な固定点又は結合点５０８が使用されてもよい。

この例では、弾性変形可能な部材は引張ばねである。換言すれば、オフセット部分２１４ａが回転軸２５６からオフセットされていることにより、弾性変形可能部材は、第２の方向２５８に引っ張られるか、又は伸ばされる。シャフト２１４が図５Ａに示される位置（すなわち、回転軸２５６が部材５０６の結合点５０８とオフセット部分２１４ａとの間に延在する位置）から１８０度回転するとき、部材５０６は最大限に伸長することになる。変形した弾性変形可能部材５０６の変形（すなわち、伸長）による復元力は、回転軸を中心とするシャフト２１４のさらなる回転を引き起こす。シャフトのこのさらなる回転は、ユーザ入力非依存にすることができる。換言すれば、オフセット部分２１４ａ及び弾性変形可能部材５０６は、作動機構のためのトグル点を提供するように作用し、そのトグル点の後の切替機構の閉鎖は、ユーザに依存しない。このメカニズムは、図６を参照してより詳細に説明される。

他の例では、部材５０６は任意の他の適切な構成要素であってもよいことが理解されるであろう。例えば、圧縮ばねが使用されてもよく、弾性変形可能部材は、図５Ａに示される位置で最大圧縮が生じるように構成される。次いで、復元力は、オフセット部分２１４ａを弾性変形可能部材５０６から離れるように押すように作用し、ユーザ入力非依存にシャフト２１４を駆動する。しかしながら、任意の他の弾性変形可能な部材（形態及び／又は機能によって弾性変形可能である）が使用されてもよい。

図６を参照すると、回転軸２５６を中心とするシャフト２１４の異なる回転角度に対応する、シャフト２１４の３つの別個の位置が示されている。上述したように、ユーザは、シャフト２１４を介して作動機構に入力動作を与えることができる。オペレータは、ハンドル２４０（又は他の入力手段）を使用して、回転軸２５６を中心としてシャフト２１４を（０度から１８０度まで）回転させる。位置１は、この範囲内の例示的な位置であり、カムは、例示的に、水平から１５度下に配向される。この例では、シャフト（及びカム）は、回転軸を中心として時計回り方向に回転している。

（位置２に示されるように）１８０度で又は１８０度を過ぎた直後、弾性変形可能部材５０６（ここでは引張ばね）は、最大限に変形している。これはトグル点であり、１８０度の回転の前に、引張ばね５０６からの復元力が、シャフト２１４を反対方向（すなわち、ユーザ回転の方向と反対の方向）に回転させる。１８０度を過ぎた後、ユーザはハンドルを解放することができ、結果として生じる復元力は、シャフト２１４を同じ回転方向に回転させ続ける。換言すれば、変形した（伸びた）ばね５０６の復元力は、シャフト（及びカム）を時計回り方向に回転させる。カムはここで例示的に１６５度に配向されている。

位置３において、カム４０２とカムフォロア４０４の対は、主軸の回転からのトルクを軸１０６に沿った運動に変換するように作用する。特に、カム４０２は、第２の方向２５８におけるブリッジ２５４の変位又は垂直動作を引き起こすように成形される。この例では、ブリッジ２５４の垂直変位は距離ｄによって示されている。この変位ｄは、切替機構を閉じるのに十分である。この位置において、弾性変形可能な部材を変形しないようにすることが可能であり、シャフト２１４の回転を引き起こすために印加される復元力は存在しない。

ラッチが設けられる場合は、この位置にシャフト２１４をラッチさせて、シャフト２１４のさらなる回転を防止する（その結果として切替機構の偶発的又は意図しない開放を防止する）ことができる。加えて、又は代替として、カム及び／又はカムフォロアは、ユーザ入力非依存にシャフトのさらなる回転を防止するように成形されてもよい。例えば、１つ以上の凹部、戻り止め、又は突出部が、カム及びカムフォロアを係合するために使用されてもよく、それによって、切替機構２１０を開放するために、閾値入力トルクがシャフト２１４を通して印加されることを要求する。

図４～図６に図示されるカム及びカムフォロアの構成は、作動機構のシャフト２１４を介した切替機構２１０の確実な作動を容易にすることができる一方で、シャフト２１４を作動機構の残りの部分及び切替機構と位置を揃えることによって、作動機構全体をよりコンパクトにすることができる。したがって、より狭い設置面積を達成することができる。これらの利点は、スイッチングデバイス２０８が開閉装置１００ｂの一部として実装される場合にさらに増大し、よりコンパクトな開閉装置を提供することができる。さらに、より狭い設置面積の結果として、開閉装置全体の製造コストを低減することができ（より少ない材料、より小さい筐体）、堅牢でコスト効果のある開閉装置の提供を容易にする。加えて、ユーザインターフェース（すなわち、ハンドル２４０）が既存の開閉装置１１０ａ製品と同一に保たれるため、追加のユーザ／オペレータ訓練課程を提供する必要がない場合がある。力伝達機構は他の機構よりも複雑でなく、必要な構成要素が少ないので、カム及びカムフォロア構成を使用することによって、組み立て時間及び／又はコストも削減することができる。

前述の実施形態は、限定するものとして解釈されるべきではなく、他の変種、変形例、及び均等物は当業者に明らかであり、特許請求の範囲の文言によって明確に除外されない限り、特許請求の範囲によって包含されることが意図されることを理解されたい。

さらに、本出願の開示は、本明細書において、又はその任意の一般化において明示的又は暗示的に開示される任意の新規な特徴又は特徴の任意の新規な組合せを含むと理解されるべきである。特許請求の範囲は、任意のそのような特徴及び／又はそこから派生するそのような特徴の組合せを包含するように構成され得る。

Claims (15)

1. 第１の軸（１０４）に沿って配置され、各々が固定接点（２５０）及び可動接点（２５２）を備え、負荷から電源を接続及び切断するように構成された複数の切替機構（２１０）と、
   前記複数の切替機構を同時に作動させるための作動機構と、
   を備え、
   前記作動機構は、
   前記複数の切替機構の前記可動接点を移動させるように構成されたブリッジ（２５４）と、
   前記第１の軸に平行な回転軸に沿って配置され、前記回転軸を中心として回転するように構成されたシャフト（２１４）と、
   前記シャフトの回転からのトルクを、前記ブリッジに対して第２の方向（２５８）に作用する直線力に変換するように構成された１つ以上の力伝達機構と、
   を備え、
   前記第２の方向は、前記第１の軸に垂直であり、前記直線力に応じた前記第２の方向における前記ブリッジの移動は、前記可動接点を前記固定接点と電気的に接触させて前記切替機構を閉じ、前記電源を前記負荷に接続させ、
   前記１つ以上の力伝達機構は、
   前記第１の軸及び前記第２の方向の両方に垂直な第３の軸（１０６）を中心として回転するように構成された二次シャフト（３３４）と、
   前記二次シャフトの回転に応じて前記ブリッジを前記第２の方向に移動させるために前記直線力を加えるように構成された四節リンク機構（３３０）と、
   前記シャフトの回転からのトルクを伝達して前記四節リンク機構を駆動するように、前記シャフトの回転に応じて前記二次シャフトを回転させるように構成されたカップリングと、
   を備える、
   スイッチングデバイス（２０８）。
2. 前記各切替機構に対して、前記可動接点は、前記第２の方向に沿って前記シャフトと前記固定接点との間に配置される、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記１つ以上の力伝達機構は、前記第２の方向に沿って前記シャフトと前記固定接点との間に配置される、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記１つ以上の力伝達機構は、前記シャフトに結合される、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記各切替機構は真空インタラプタを備える、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記カップリングは、傘歯車対（３４０）を含む、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記傘歯車対は、１：１の傘歯車対である、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記カップリングは、平歯車対（３４２）をさらに備え、前記傘歯車対及び前記平歯車対は、前記第３の軸に平行に延在するシャフトによって回転可能に接続される、請求項６に記載のデバイス。
9. 前記平歯車対は、１：１の平歯車対である、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記シャフト及び前記二次シャフトは重なり合うが前記第２の方向に沿ってオフセットされる、請求項８に記載のデバイス。
11. 前記１つ以上の力伝達機構は、前記シャフト上に配置された１つ以上のカム（４０２）と、前記ブリッジ上に配置された１つ以上の対応するカムフォロア（４０４）と、を備える、請求項１に記載のデバイス。
12. 前記シャフトは、当該シャフトの前記回転軸に平行に延在するが前記回転軸からオフセットされるオフセット部分（２１４ａ）を備え、
    前記デバイスは、
    前記シャフトの前記オフセット部分に連結された弾性変形可能部材（５０６）をさらに備え、
    ユーザ入力に応じた前記回転軸を中心とする前記シャフトの回転は、前記弾性変形可能部材の変形を引き起こし、前記変形した弾性変形可能部材の変形による復元力は、前記ユーザ入力非依存に前記回転軸の周りの前記シャフトのさらなる回転を引き起こす、
    請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記弾性変形可能部材は引張ばねである、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記切替機構が閉じているときに前記作動機構を保持するように構成されたラッチ（３４８）をさらに備え、前記ラッチは、前記作動機構を解放して前記切替機構を開くために、ユーザによって係合可能である、請求項１に記載のデバイス。
15. 請求項１～１４のいずれか一項に記載の、複数のスイッチングデバイスを備え、
    前記各スイッチングデバイスは、複数の極を備え、前記各極は、前記スイッチングデバイスのそれぞれの切替機構に関連付けられる、
    開閉装置（１００ｂ）。